Ingegneria meccanica - Mechanical Engineering

CONTROL SYSTEMS

Obiettivi formativi

Obiettivi generali Il corso fornisce gli strumenti di base per l'analisi delle proprietà e la sintesi di leggi di controllo a retroazione per sistemi dinamici lineari, utilizzando sia rappresentazioni con lo spazio di stato che descrizioni ingresso uscita. Obiettivi specifici Conoscenza e comprensione: Lo studente apprenderà i metodi di base per (1) la modellistica (2) l'analisi e (3) il controllo dei sistemi lineari con un ingresso e una uscita. Applicare conoscenza e comprensione: Lo studente sarà in grado di analizzare e progettare un sistema di controllo per sistemi lineari. Capacità critiche e di giudizio: Lo studente sarà in grado di scegliere l'architettura di controllo funzionale più adeguata per uno specifico problema di controllo. Capacità comunicative: Le attività del corso metteranno lo studente in grado di comunicare/condividere le principali problematiche concernenti la definizione delle specifiche e il progetto di un sistema di controllo. Capacità di apprendimento: Le modalità di svolgimento del corso mirano a creare una capacità di progettare semplici sistemi di controllo in ambito lineare.

Canale 1

LEONARDO LANARI Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma

Analisi dei sistemi dinamici lineari e stazionari Sistemi dinamici lineari e stazionari. Rappresentazioni ingresso-stato-uscita. Esempi di modellistica. Evoluzione libera: matrice di transizione dello stato, modi naturali. Stabilità asintotica e criterio di Routh. Evoluzione forzata: risposta impulsiva, funzione di trasferimento. Relazioni tra autovalori e poli. Regime permanente e risposta armonica. Diagrammi di Bode. Sistemi interconnessi: serie, parallelo, retroazione. Stabilità dei sistemi a retroazione: criterio di Nyquist. Margini di stabilità. Sistemi di controllo: struttura e specifiche di progetto Il controllo automatico a retroazione: esempi, struttura e proprietà fondamentali. Precisione di risposta: tipo del sistema e relative condizioni. Limitazioni sull'errore a regime permanente. Reiezione dei disturbi: astatismo e relative condizioni. Attenuazione dei disturbi. Specifiche sulla risposta transitoria e legami con la risposta armonica ad anello aperto. Le funzioni di sensitività. Metodi di progetto nel dominio della frequenza Funzioni compensatrici elementari. Sintesi delle funzioni compensatrici mediante rappresentazioni grafiche (diagrammi di Bode) della risposta in frequenza. Metodi di progetto nel dominio di Laplace Il luogo delle radici e le regole per il suo tracciamento. Stabilizzazione di sistemi a fase minima mediante il luogo delle radici. Progetto di controllori a dimensione minima. Progetto mediante assegnazione dei poli. Metodi di progetto nel dominio del tempo Proprietà strutturali: raggiungibilità e osservabilità. Decomposizioni strutturali secondo Kalman. Assegnazione degli autovalori e stabilizzazione mediante reazione dallo stato. Osservatore asintotico o rilevatore dello stato. Principio di separazione. Assegnazione degli autovalori e stabilizzazione mediante reazione dall'uscita. Criteri per la scelta degli autovalori ad anello chiuso. Stabilità per sistemi non lineari Stabilità dei punti di equilibrio. Il metodo diretto di Lyapunov. Teoremi dell'insieme invariante. Il metodo indiretto di Lyapunov. Esempi Studio di applicazioni delle tecniche di sintesi studiate. Progettazione e simulazione di controllori mediante MATLAB/Control System Toolbox e Simulink.

Prerequisiti

Non è richiesto nessun prerequisito

Testi di riferimento

Note a disposizione sul sito

Frequenza

La frequenza non è obbligatoria

Modalità di esame

La prova scritta consiste sia nella risoluzione di diversi problemi di controllo che domande di teoria.

Modalità di erogazione

Prova scritta